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声音信号的数字化

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当D/A转换器从图4-2得到的数值中重构原来信号(xìnhào)时，
得到图4-3中蓝色(直线段)线段所示的波形。从图中可以看出，蓝色线与原波形(红色线)相比，其波形的细节部分丢失了很多。这意味着重构后的信号波形有较大的失真。
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左图为采样率2000Hz，量化等级为20的采样量化过程右图为采样率4000Hz，量化等级为40的采样量化过程
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数字信号
• 在时间和幅度上都是离散的信号(xìnhào) 称为数字信号(xìnhào)。
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2．数字音频
• 声波是随时间而连续变化的物理量，通过能量转换装置，可用随声波变化而改变的电压或电流信号来模拟。以模拟电压的幅度来表示(biǎoshì)声音的强弱。为使计算机能处理音频，必须对声音信号数字化。
模拟信号的数字化过程(guòchéng)
1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1
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采样与量化过程示例
以图4-1所示的原始模拟波形为例进行采样和量化。假设
采样频率(pínlǜ)为1000次/秒，即每1/1000秒A/D转换器采样一次，其幅度被划分成09共10个量化等级，并将其采样的幅度值取最接近0 9之间的一个数来表示，如图4-2所示。图中每个长方形表示一次采样。
B、采样、压缩、量化、存储 C、采样、量化、存储、压缩
D、量化、采样、压缩、存储
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• 5分钟立体声32位采样位数、44.1KZ采样频率的声音,不压缩(yā suō)的数据容量为多少MB?
5*60*32*44.1/1024/1024=0.4M
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内容摘要
声音信号的数字化。以模拟电压的幅度来表示声音的强弱。当D/A转换器从图 4-2得到的数值中重构原来信号时，得到图4-3中蓝色(直线段)线段所示的波形。这意味着重构后的信号波形有较大的失真。用三种：11.025KHz(语音效果)、 22.05KHz(音。乐效果)、44.1KHz(高保真效果)。量化位数也称“量化精度”，是描述每个采样。个采样值可以用28即256个不同的量化值之一来表。声道数的增加，所占用的存储容量也成倍增加。存储量=采样频率(pínlǜ)×量化位数/8×声道数×时间。化位数选用16位，则录制1秒的立体声节目，其。44100×16／ 8×2×1=176400(字节)。1、在数字音频信息获取过程中，哪种顺序是正确的

数据采集与处理技术

*t * **
此时： fS > 2× 100 Hz, 但是： fS < 2× 900 Hz,
fS < 2× 400 Hz,
x ( t)
**
f 1 = 100Hz
f S = 500Hz
Ts
0.002s
*t **
1／100 s=0.01s
图2-5 高频与低频的混淆
数据采集与处理技术
28
2.4 频率混淆与消除频混的措施
输出一串在时间上离散的脉冲信号xs(nTs )。
采样过程如图2-2所示。
数据采集与处理技术
11
2.2 采样过程
xt
xS nTS
δTs t
xt
xS nTS
t
K
τ
TS 2TS 3TS …
t
TS
图2-2 采样过程
图2-2中：
xs nTs — 采样信号; 0, TS , 2TS — 采样时刻
τ — 采样时间； TS — 采样周期。
数据采集与处理技术
37
2.6 模拟信号的采样控制方式
⑶ 直接存储器存取（DMA）方式特点：由硬件完成数据的传送操作。
内存
CPU I／O
DMA控制器
外设
图2-10 DMA传送方式
数据采集与处理技术
38
2.6 模拟信号的采样控制方式
采样控制方式的分类归纳如下：
无条件采样
定时采样变步长采样
采样
条件采样
量化器的位数n↑,量化单位q↓。
数据采集与处理技术
46
2.7 量化与量化误差
2. 量化方法
日常生活中,在计算某个货物的价值时，对不到一分钱的剩余部分，

第四讲信号的数字化过程

第四讲信号的数字化过程随着数字电子技术的飞速发展，特别是信息技术的发展与普及，数字电视、液晶屏、数字音频、网络视频等用数字电路处理模拟信号的应用越来越广泛。

自然界中存在的声音、电压、电流、温度、时间、速度、压力以及利用摄像机摄制的反映客观世界的图像都是连续变化的模拟量，为让计算机等数字设备能够识别这些自然物理量并保证模拟设备和数字设备之间的有效通信，则需要在连续的模拟量和离散的数字量之间进行转换。

本讲中，我们将要对模拟信号的数字化过程进行学习，了解模数转换和数模转换的原理和过程。

AV系统中，前端信号源设备最初多以模拟电信号形式生成音视频信号，在之后对信号的处理、传输和接收过程中则可能要进过一次或多次模数转换或数模转换。

信号的数字化实际上需要进过采样、保持、量化和编码四个过程，这样得到的数字信号可以通过电缆、微波干线、卫星通道等数字线路传输，并在接收端则与上述模拟信号数字化过程相反，再经过后置滤波又恢复成原来的模拟信号。

信号的数字化过程又称为脉冲编码调制。

一、信号采样采样是对模拟信号进行周期性抽取样值的过程，即把随时间连续变化的信号转换成在时间上断续、在幅度上等于采样时间内模拟信号大小的一串脉冲（数码信号），采样间隔时间T称为采样周期，单位是秒，采样频率f=1/T，定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，单位是赫兹（Hz）。

为了保证在采样之后数字信号能完整地保留原始信号中的信息，能不失真地恢复成原模拟信号，采样频率应不小于输入模拟信号频谱中最高频率的两倍。

一般实际应用中采样频率为信号最高频率的5至10倍。

显然，采样频率越高，采样输出的信号就越接近连续的模拟信号。

在数字音频领域，常用的采样率有：8,000 Hz 电话所用采样率；22,050 Hz 无线电广播所用采样率，称为广播音质；44,100 Hz 音频 CD, 电脑声卡，也常用于 MPEG-1 音频（VCD,SVCD, MP3）所用采样率；48,000 Hz 数字电视、DVD、DAT、电影和专业音频所用的数字声音所用采样率；96,000 或192,000 Hz DVD-Audio、HD-DVD （高清晰度DVD）。

通信原理与技术第6 章模拟信号的数字化

第6 章模拟信号的数字化本章教学要求：1、掌握低通型抽样定理、PCM 基本工作原理。

掌握均匀量化原理、非均匀量化原理（A 律13折线）和编码理论。

2、理解时分复用和多路数字电话系统原理。

3、了解PCM 抗噪声性能、DM 和DPCM 系统原理。

§6.1 引言一、什么是模拟信号数字化？就是把模拟信号变换为数字信号的过程，即模数转化。

这是本章欲解决的中心问题。

二、为什么要进行模数转换？由于数字通信的诸多优点，数字通信系统日臻完善。

致使许多模拟信源的信号也想搭乘数字通信的快车；先将模拟信号转化为数字信号，借数字通信方式（基带或频带传输系统）得到高效可靠的传输，然后再变回模拟信号。

三、怎样进行数字化？就目前通信中使用最多的模数转换方法—脉冲编码调制（PCM）为典型，它包含三大步骤：1.抽样（§2 和§3）；2.量化（§4）；3.编码（§5）1.抽样：每隔一个相等的时间间隙，采集连续信号的一个样值。

2.量化：将量值连续分布的样值，归并到有限个取值范围内。

3.编码：用二进制数字代码，表达这有限个值域（量化区）。

2、解调3、抽样定理从频谱图清楚地看到，能用低通滤波器完整地分割出一个F（ω）的关键条件是ωs≥2ωm，或f s≥2f m。

这里2f m 是基带信号最大频率，2f m 叫做奈奎斯特抽样频率。

抽样定理告诉我们，只要抽样频率不小于2f m，从理想抽样序列就可无失真地恢复原信号。

二、带通抽样带通信号的带宽B=f H-f L，且B<<f H，抽样频率f s 应满足f s=2B(1+K/N)=2f H/N 式中，K=f H/B-N，N 为不超过f H/B 的最大整数。

由于0≤K<1，所以f s在2B～4B 之间。

当f H >> B 即N >>1 时f S =2B。

当f S > 2B(1+R/N) 时可能出现频谱混叠现象（这一点是与基带信号不同的）例：f H= 5MHz，f L = 4MHz，f S =2MHz 或3MHz 时，求M S(f)§6.3 脉冲幅度调制（PAM）理想抽样采用的单位冲击序列，实际中是不存在的，实际抽样时采用的是具有一定脉宽和有限高度的窄脉冲序列来近似。

《通信原理》第04章模拟信号的数字化精品PPT课件

ห้องสมุดไป่ตู้
t
…
t
…
t
S(f)
( f ) Sk ( f ) Sˆ( f )
f
…
f
…
f
t
f
7
4.2.1 低通模拟信号的抽样
频谱混叠
S(f)
spectrum aliasing
f ( f )
f
Sk ( f )
…
…
f
8
4.2.1 低通模拟信号的抽样
ideal lowpass filter
抽样信号恢复低通滤波器
s(t)
s(t)
t
t
δT (t)
c (t)
t
t
sk(t)
sk(t)
t
t
3
4.2.1 低通模拟信号的抽样
band-limited signal
低通抽样定理一个带宽有限信号 s (t) 的最高频率为 fH ，若
抽样频率 fs ≥ 2 fH ，则可以由抽样信号序列 sk (t) 无失真地恢复原始信号 s (t) 。说明
抽样频率与信号频率的关系曲线
fs 4B
3B
2B
B
O
B 2B 3B 4B 5B 6B
fL
15
4.2.2 带通模拟信号的抽样
带通抽样的频谱
fH = 4 kHz fL = 3 kHz B = 1 kHz
fs = 2 kHz
S(f)
−4B
0
4B
Sk( f )
bandpass sampling
f
−4fs −3fs −2fs −fs O fs 2fs 3fs 4fs
领域也有广泛应用
pulse amplitude modulation (PAM)

数字信号处理智慧树知到答案章节测试2023年山东工商学院

绪论单元测试1.如果想要实现模拟信号的数字化，以便后续处理，须经过：（）。

A:数字滤波器B:D/A转换C:A/D转换D:抗混叠模拟滤波答案:CD2.以下属于数字信号处理技术的是（）。

A:语音识别B:视频编码C:图像压缩D:谱分析答案:ABCD3.数字信号处理系统具有（）的优点。

A:可靠性高B:精度高C:易于大规模集成D:灵活性高答案:ABCD4.数字信号处理系统可以采用如下方法实现（）。

A:通用微处理器B:DSPC:通用计算机D:FPGA答案:ABCD5.序列经过（）成为数字信号。

A:量化B:编码C:采样D:保持答案:AB6.数字信号在时间和振幅上都是离散的。

（）A:错B:对答案:B7.周期信号和随机信号是功率信号。

（）A:错B:对答案:B8.数字信号处理只对数字信号进行处理。

（）A:对B:错答案:B9.与模拟系统相比，数字系统精度高、复杂度低。

（）A:对B:错答案:B10.与模拟系统相比，数字系统可靠性更高。

（）A:对B:错答案:A第一章测试1.从奈奎斯特采样定理得出，要使实信号采样后能够不失真还原，采样频率fs与信号最高频率fmax关系为：。

（）A:fs≥ 2fmaxB:fs≤2 fmaxC:fs≥ fmaxD:fs≤fmax答案:A2.序列x1（n）的长度为4，序列x2（n）的长度为3，则它们线性卷积的长度是。

（）A:7B:5C:6D:6答案:C3.若正弦序列x(n)=sin(30nπ/120)是周期的,则周期是N= 。

（）A:2B:4πC:2πD:8答案:D4.一LTI系统，输入为 x（n）时，输出为y（n）；则输入为2x（n）时，输出为；输入为x（n-3）时，输出为。

（）A:2y（n），y（n+3）B:y（n），y（n-3）C:2y（n），y（n-3）D:y（n），y（n+3）答案:C5.下列关系正确的为（）。

A:B:C:D:答案:C6.设系统的单位抽样响应为h(n)，则系统因果的充要条件为（）A:当n＞0时，h(n)≠0B:当n＜0时，h(n)≠0C:当n＞0时，h(n)=0D:当n＜0时，h(n)=0答案:D7.下列哪一个单位抽样响应所表示的系统不是因果系统?( )A:h(n)=δ(n)B:h(n)=u(n)-u(n+1)C:h(n)=u(n)-u(n-1)D:h(n)=u(n)答案:B8. LTI系统，输入x（n）时，输出y（n）；输入为3x（n-2），输出为（）A:y（n）B:3y（n）C:y（n-2）D:3y（n-2）答案:D9.下列哪一个系统是因果系统（）A:y(n)= cos(n+1)x (n)B:y(n)=x (- n)C:y(n)=x (n+2)D:y(n)=x (2n)答案:A10.10设因果稳定的LTI系统的单位抽样响应h(n)，在n＜0时，h(n)= ( )A:0B:-∞C:∞D:1答案:A11.x(n)=cos（w0n)所代表的序列一定是周期的。

数字媒体艺术(技术)相关理论名词解释和填空

一、名词解释（本大题共10小题，共28分。

）1、数字媒体艺术（3分）数字媒体艺术专业是一个宽口径的以技术为主，艺术为辅，技术与艺术相结合的新专业。

本专业的毕业生需要掌握信息与通信领域的基础理论与方法，具备数字媒体制作、传输与处理的专业知识和技能，并具有一定的艺术修养，能综合运用所学知识与技能去分析和解决实际问题。

2、流媒体（5分）流媒体使之以流的方式在网络中传输音频、视频和多媒体文件的形式。

流媒体文件格式是支持采用流式传输及播放的媒体格式。

流式传输方式是将视频和音频等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，由服务器向用户计算机连续、实时传送。

在采用流式传输方式的系统中，用户不必像非流式播放那样等到整个文件全部下载完毕后才能看到当中的内容，而是只需要经过几秒钟或几十秒的启动延时即可在用户计算机上利用相应的播放器对压缩的视频或音频等流式媒体文件进行播放，剩余的部分将继续进行下载，直至播放完毕。

3、Pr（2分）Professional，意译为“职业的；专业的”。

4、角色蒙皮（2分）对游戏中一切可活动的游戏角色进行模型和骨骼的匹配联结。

5、SD（2分）Standard Definition，标准解析度。

6、帧（2分）就是影像动画中最小单位的单幅影像画面，相当于电影胶片上的每一格镜头。

7、CG（3分）英文缩写，多指计算机图形。

计算机图形学(Computer Graphics，简称CG)是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。

8、APPLE Ⅱ（2分）世界第一台有彩色图像的计算机电脑。

9、HD（2分）High Definition ，高解析度。

10、光效应艺术（5分）光效应艺术亦称“光学艺术”或“视觉艺术”。

它是20世纪60年代流行于欧美的一种利用光学的感觉加强绘画效果的抽象艺术。

这种艺术是建立在对抽象派和波普艺术反叛的基础之上的。

它认为抽象派艺术太依赖画面偶然性的效果和任凭感情的冲动，而波普艺术又过于鄙俗和缺乏艺术的感染力。

模拟信号数字化的基本原理及编码技术

模拟信号数字化的基本原理及编码技术一、模拟信号数字化的基本原理模拟信号是连续变化的，而数字信号是离散的。

因此，模拟信号数字化的过程就是将连续的模拟信号变为离散的数字信号。

这个过程主要包括采样、量化和编码三个步骤。

1. 采样采样是指将模拟信号在时间上进行离散化的过程。

具体来说，就是以一定的时间间隔对模拟信号进行取样，得到一系列的离散样本。

这些样本虽然在时间上是离散的，但在幅度上仍然是连续的。

采样定理指出，如果采样频率高于信号最高频率的两倍，就能够无失真地恢复出原始信号。

2. 量化量化是指将连续的幅度值转换为离散的数字量的过程。

具体来说，就是将取样得到的连续样本进行幅度上的离散化，将其转换为有限个离散的数字量。

这个过程会产生一定的量化误差，因此量化等级越高，误差就越小。

3. 编码编码是指将量化后的离散数字量转换为二进制代码的过程。

具体来说，就是将量化后得到的离散数字量转换为相应的二进制代码，实现模拟信号的数字化。

编码完成后，就可以进行数字信号的传输、存储和处理了。

二、模拟信号数字化的编码技术1. 脉冲编码调制（PCM）脉冲编码调制（PCM）是一种常见的模拟信号数字化编码技术。

PCM通过对模拟信号进行采样、量化和编码，将其转换为数字信号。

PCM编码具有较高的压缩比，能够实现较高的音频和视频质量。

2. 增量脉冲编码调制（ΔPCM）增量脉冲编码调制（ΔPCM）是一种基于PCM的编码技术，它通过对相邻样本之间的差值进行编码，减少了需要传输的样本数量，从而降低了数据传输量。

ΔPCM编码具有较低的压缩比，适用于一些对音频和视频质量要求较低的应用场景。

3. 增量脉冲编码调制（ΣΔPCM）增量脉冲编码调制（ΣΔPCM）是一种结合了ΔPCM和PCM的编码技术，它通过对模拟信号进行过采样和噪声成形，提高了对微弱信号的检测和识别能力。

ΣΔPCM编码适用于一些对信号质量要求较高的应用场景，如高保真音频等。

4. 差分脉冲编码调制（DPCM）差分脉冲编码调制（DPCM）是一种基于PCM的编码技术，它通过对当前样本与前一个样本之间的差值进行编码，减少了需要传输的样本数量，从而降低了数据传输量。

通信原理第四章模拟信号的数字化

段落序号
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1100
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段落码 c2 c3 c4
111 110 101
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7 6 5
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0111 0110 0101
5
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100
011 010 001
4
3 2 1
0100
0011 0010 0001
1
000
0
0000
18
4.4.3 PCM系统的量化噪声
2 b 2 mi a i 1 mi 1 M
式中，sk为信号的抽样值，即s(kT) sq为量化信号值，即sq(kT) f(sk)为信号抽样值sk的概率密度 E表示求统计平均值 M为量化电平数 mi a iv

q i a i v
v 2
求信号sk的平均功率：
S E ( s k ) s k f ( s k )dsk
S / Nq 22(B/fH )
上式表明，PCM系统的输出信号量噪比随系统的带宽 B按指数规律增长。
19
4.5 差分脉冲编码调制
4.5.1差分脉冲编码调制(DPCM)的原理

线性预测基本原理

线性预测利用前面的几个抽样值的线性组合来预测当前的抽样值预测误差当前抽样值和预测值之差由于相邻抽样值之间的相关性，预测值和抽样值很接近，即误差的取值范围较小。对较小的误差值编码，可以降低比特率。
正极性
负极性

折叠二进制码的特点：有映像关系，最高位可以表示极性，使编码电路简化；误码对小电压影响小，可减小语音信号平均量化噪声。
17

13折线法中采用的折叠码

模拟信号的数字化(通信原理)

模拟信号的数字化 (通信原理)
目录
• 模拟信号与数字信号的概述 • 模拟信号的数字化过程 • 数字信号的传输与处理 • 模拟信号数字化在通信系统中的应用
01
模拟信号与数字信号的概述
模拟信号的定义与特性
定义
模拟信号是连续变化的物理量，其幅度随时间连续变化。
特性
模拟信号具有连续性和时间上的无限可分性，可以表示任何连续变化的物理量。
数字信号的定义与特性
定义
数字信号是离散的物理量，其幅度只有有限个取值。
特性
数字信号具有离散性和时间上的有限可分性，只能表示有限的离散值。
模拟信号与数字信号的比较
优点比较
模拟信号具有直观、易于理解的特点，而数字信号具有抗干扰能力强、传输质量高、可进行加密处理等优点。
缺点比较
模拟信号在传输过程中容易受到干扰和损失，而数字信号需要更高的采样率和数据传输速率，对硬件要求较高。
广播
数字广播利用模拟信号数字化技术将音频信号转换为数字信号，实现了广播节目的高质量传输和接收，提高了广播的抗干扰能力和音质。
数据传
01
计算机网络
模拟信号数字化技术可以将数据信号转换为数字信号，实现数据的快速
传输和存储，提高了计算机网络的传输速度和稳定性。
02 03
数字电视
数字电视利用模拟信号数字化技术将视频和音频信号转换为数字信号，实现了高质量的视频和音频传输和接收，提高了电视节目的清晰度和稳定性。
详细描述
量化是将取样后的信号幅度进行近似的过程。由于取样后的信号仍然是连续的，我们需要将其转换为离散的数字值。在量化过程中，我们选择一个适当的量化级别，将每个取样点的幅度近似到最近的量化级别，并将这些量化值转换为数字码。通过这种方式，我

模拟信号的数字化过程

模拟信号的数字化过程
模拟信号的数字化过程是指将连续变化的模拟信号转化为离散的数字信号的过程。

这个过程包括采样、量化和编码三个步骤。

1. 采样：采样是指在一段时间内以固定的时间间隔对模拟信号进行采样，获得一系列离散的采样值。

采样定理指出，为了正确地恢复模拟信号，采样率（采样频率）至少要是模拟信号的两倍。

2. 量化：量化是指将连续的采样值映射为有限个离散的取值。

量化过程中，将连续的采样值转换为最接近的离散取值，并用固定的精度表示。

采样值的表示精度决定了数字信号的分辨率。

3. 编码：编码是指将量化后的离散采样值转化为二进制编码，以便于数字信号的存储、传输和处理。

常用的编码方式有脉冲编码调制（PCM）、Δ调制（DM）、压缩编码（如Huffman
编码）等。

通过以上三个步骤，模拟信号就被转化为一系列离散的数字样本，即数字化的信号。

数字化的信号可以用于数字通信、数字存储、数字处理等各种应用。

在接收端，通过逆向的过程进行解码、量化和还原，可以恢复出近似的模拟信号。

电信模拟信号的数字传输

电信模拟信号的数字传输引言电信模拟信号是指连续变化的信号，其数值在一定时间和幅度范围内连续变化，例如声波信号和视频信号。

然而，随着科技的进步和数字技术的发展，数字信号成为了主流。

数字信号通过将连续变化的模拟信号转换成离散的数字形式，使得信号的处理和传输更加稳定和可靠。

本文将介绍电信模拟信号通过数字传输的基本原理和常见方法。

模拟信号的数字化和样点化在数字传输中，首先需要对模拟信号进行数字化和样点化。

数字化是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，而样点化则是将连续信号在一定的时间间隔内进行采样。

数字化的过程中，一个常用的方法是使用模数转换器（ADC）。

ADC将连续的模拟信号按照一定的采样率进行采样，并将每个采样值转换为对应的数字表示。

采样率决定了取样的频率，通常以每秒采样次数（赫兹）来表示。

样点化是将连续信号在一定的时间间隔内进行采样，并将每个采样值表示为数字形式。

采样间隔决定了模拟信号在时间领域中离散化程度的密集程度。

常用的采样间隔是每秒采样次数（赫兹）的倒数。

数字信号的压缩和编码在模拟信号转换为数字信号后，接下来需要对数字信号进行压缩和编码。

压缩是指通过减少数字信号中的冗余信息来减小信号的数据量。

常用的压缩算法有无损压缩和有损压缩。

无损压缩保持信号的完整性，减小大小，但不会影响信号的质量。

而有损压缩则会牺牲一部分信号的质量来减小信号的数据量。

编码是将数字信号转换为特定的编码形式，以便在传输过程中进行解码。

常见的编码方法包括脉冲编码调制（PCM）和差分脉冲编码调制（DPCM）。

PCM将每个样本值按照一定的规则编码为固定长度的二进制数，而DPCM则根据当前样本值与前一样本值的差异来编码。

数字信号的传输和解码在数字信号的传输中，需要通过信道将数字信号从发送端传输到接收端。

由于信道存在噪声和其他干扰，可能会引起信号失真。

因此，传输过程中需要对信号进行调制和解调。

调制是将数字信号转换为适合传输的模拟信号。

模拟信号的数字传输

抽样负责把时间连续的模拟信号转换为时间离散幅度连续的抽样信号
量化负责把时间离散和幅度连续的抽样信号转换为时间和幅度离散的数字信号
编码负责将量化后的信号编码形成一个二进制码组，即形成数字信号
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A/D转换三个过程
抽样实现了模拟信号的时间离散, 量化实现了信号的幅度离散, 编码实现了数字信号的二进制序列表示。
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均匀量化及其量化误差
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均匀量化与量化误差
均匀量化对于大信号和小信号引起的量化误差是均匀分布的
均匀量化对小信号是不利的，有可能会导致信号强度低于噪声的情况而把信号淹没。
均匀量化的量化台阶是常数，所以对大信号影响较小，对小输入信号非常不利，即量化噪声对信号的影响程度不同，而通信系统中的语音信号多为小信号，为了克服这个缺点，改善小信号时的信噪比，在实际应用中常采用非均匀量化。
信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。
抽样速率的下限是由奈奎斯特抽样定理确定的。
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奈奎斯特抽样定理
一个频带限制在0~fm内的低通信号m(t)，如果抽样频率fs≥2fm，则可以由抽样序列无失真地重建恢复原始信号m(t)。
也就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，只需传输满足抽样定理要求的抽样值即可。
模拟信号数字化传输框图
图5-1 模拟信号数字化传输系统框图
由图5-1可见，模拟信号数字化传输一般需三个步骤：
(1)编码：模数转换（A/D），把模拟信号数字化，将原始的模拟信号转换为时间离散和值离散的数字信号；

模拟声音信号转为数字信号的过程课件.ppt

采样频率：每秒对声音波形采样的次数，即每秒读取点的个数，单位：赫兹（Hz）。
量化：就是将采样得到的幅度值进行数字化。
用若干个声音信号的幅度值来描述的音频信号波形图
将声音信号的幅度值划分为若干等级，每一个等级对应一个数值
量化位数：记录一个数据所使用的二进制位数。
编码：把量化后的值用一组二进制数字代码表示。
模拟声音信号转换为数字信号的过程
声波
电波
麦克风——将声音信号转换为电信号。
*可以上网查询一下麦克风的工作原理。
电波（模拟信号）
电波 (数字信号)
模数转换器
通过取样转换成离散的数字量。
*离散量是指分散开来的、不存在中间值的量。 *计算机使用0、1记录信息，没有0、1之间的小数，即不连续的，这就叫离散。
0010 0110 0111 0101 0010 0011 1001
比特率：表示经过编码（压缩）后的音数据每秒钟需要用多少个比特（最小的二进制单位）来表示。
数字化后影响音频质量的因素
• 采样频率越高，音频质量越高
• 量化位数越高，音频质量越高
• 声道数单声道、双声道（立体声）
• 比特率越高，音频质量越高
模数转换器处理信息的过程
• 采样：以相等的间隔来测量模拟信号的物理量，完成对连续模拟信号的离散化提取。
• 量化：将采样得到的幅度值进行数字化。 • 编码：将量化后的值用一组二进制数字代
码表示。
声音采样：每间隔一段时间在模拟音频波形上读取一个声音信号的幅度值。
模拟音频信号波形示意图
选取更多点来描述音频信号波形图
• 量化位数
16位 (声音量级分为216＝65536级）

第3章模拟信号的数字化传输

① 自然二进码，就是人们熟悉的二进码，用（an，an-1，…a1）表示，每个码元只有二种状态，取“1”或“0”，一组自然二进码代表的量化电平为
Ｑ=an2n-1+an-1 2n-2+…+a120
式中n
② 反射二进码也称格雷（Grag）码。它的特点是相邻两组代码间的码距为1，因此如果传输中出了一位错产生的误差较小。设反射二进码为（ cn，cn-1，…，c1），且各码元取“1”或“0”，则对应的量化电平值为
（2）
与编码相对应，译码也有两种情况，
一种是收到“ 1” 码上升一个量阶 σ（跳变），收到 “ 0” 码下降一个量阶 σ（跳变），这样把二进制代码经过译码变成f′ （t）这样的阶梯波。另一种是收到“1” 码后产生一个正斜变电压，在Δt时间内上升一个量阶σ，收到一个“0”码产生一个负斜变电压，在Δt时间内均匀下降一个量阶σ。
=1152个量化单位
I信﹥I权6，D7=1，I信处于第八段中3～8级。确定D8选标准电流I权7 =1024+3Δk
=1024+3×64
=1216个量化单位
I 信 ﹥ I 权 7 ， D8=1，说明输入信号处在第八段中第三量化级。经上述七次比较，编出的八位码为11110011。它表示输入抽样值处于第八段第三量化级，其量化后的电平值为1216个量化单位，故量化误差等于54个量化单位。
第三章模拟信号的数字化传输
3.1 模拟信号数字化的基本原理 3.2 脉冲编码调制（PCM） 3.3时分复用原理 3.6 数字复接技术 3.7 小结
3.1模拟信号数字化的基本原理